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 Assistance gravitationnelle

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Yomaha




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MessageSujet: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptyVen 1 Nov 2019 - 1:58

Bonjour en m'informant sur l'assistance gravitationnelle j'ai pu observer cette image sur wikipedia

Assistance gravitationnelle Swingby_acc_animAssistance gravitationnelle Swingby_dec_anim

mais je me demandais serait il plus efficace pour gagner de la vitesse ou en perdre que le sens de sorti de la sonde soit directement parallele au sens de l'orbite de la planete autour du soleil comme ses image que j'ai fait


 Assistance gravitationnelle Sans_t12Assistance gravitationnelle Sans_t13

[mod]Remise en forme du texte et des animations pour plus de visibilité
Wakka[/mod]
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Giwa
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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptyVen 1 Nov 2019 - 10:01

Intéressant cette petite simulation avec trajectoires et graphes des vitesses.

Difficile de répondre à votre proposition de trajectoires sans faire des calculs.
Toutefois on n’est pas libre des trajectoires de rencontre et en particulier votre seconde proposition me semble peu probable à l’intérieur du système solaire , les planètes circulant dans le sens direct dans le référentiel héliocentrique...or la sonde provient à l’origine de la Terre ...ou plus tard d’une autre planète Wink
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phenix


phenix

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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptyVen 1 Nov 2019 - 12:54

bas sa depend de la trajectoire de sortie souhaité. si on veut que la planète qui nous fournis sont assistance gravitationnelle soit le périhélie ou l'apohelie de notre orbite post-assistance oui c'est mieux (meme il faut) que l'ont sorte par l'axe de la planete et en terme d'impact sur la vitesse radial se sera le plus efficace. 
apres il faut en avoir la capacité en fonction de la trajectoire initial.   
en theorie on peut choisir n'importe quelle changement d'angle de sortie , mais pour cela on peut jouer sur deux parametre, la vitesse d'entré dans la sphere d'influence de la planete et l'ecart B defini ici
https://venautics.space/complement/bases-de-la-mecanique-orbitale/3-trajectoire-hyperbolique/

Par exemple si on veut aller tout droit il faut passer loin et vite donc on profite peu ou pas de l'assistance. par contre si on veut un gros changement d'angle voir faire demi-tour (cas théorique uniquement) il faut soit une faible vitesse (bref aucun interet) soit passer très prés du centre de gravité de la planète, mais bon vu qu'il y a une planète autour du centre de gravité d'elle même on peut pas s'en approché autant qu'on veut.


Dernière édition par phenix le Ven 1 Nov 2019 - 19:49, édité 1 fois
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Yomaha




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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptyVen 1 Nov 2019 - 15:26

Merci pour la réponse!


Dernière édition par Yomaha le Ven 1 Nov 2019 - 20:09, édité 2 fois
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Yomaha




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MessageSujet: Assistance Gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptyVen 1 Nov 2019 - 19:55

Je me demandais aussi, si une sonde spatiale partant de la terre fait une assistance gravitationnelle autour de nus, peut-elle acquérir en plus de sa vitesse actuelle la totalité de la vitesse orbitale de nus en une assistance gravitationnelle, soit 35 km/s ? Si oui normalement cette sonde serait en mesure de quitter le système solaire en ayant fait qu'une assistance gravitationnelle ?
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Giwa
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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptySam 2 Nov 2019 - 8:55

En partant de la Terre qui circule dans le même sens que Vénus autour du Soleil, je ne vois pas de possibilité.
Important aussi de comprendre que, par assistance gravitationnelle , une sonde acquiert un delta V, concept lié à une variation d’énergie mécanique par unité de masse (en étant la racine carré du double avec pour équation aux dimensions , celle d’une vitesse L.T -1) .
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Yomaha




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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptySam 2 Nov 2019 - 15:43

Ce que je veux dire c'est en partant de la terre avec une assistance gravitationnelle autour de Vénus la plus optimale, on pourrait aller jusqu'à quelle distance du soleil ?
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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptySam 2 Nov 2019 - 16:17

Yomaha a écrit:
Ce que je veux dire c'est en partant de la terre avec une assistance gravitationnelle autour de Vénus la plus optimale, on pourrait aller jusqu'à quelle distance du soleil ?
Au moins jusqu’à Saturne comme la sonde  Cassini-Huygens l’a fait  :
Citation :
Le scenario se répète avec la sonde Cassini. Elle utilise l'assistance gravitationnelle de Vénus, le 24 juin 1999, pour s'accélérer en direction de la lointaine Saturne. Elles transmettra également le même type de données que Galileo.
https://www.astro-rennes.com/planetes/venus_missions.php
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Yomaha




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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptySam 2 Nov 2019 - 17:30

Mais J'ai regarder une vidéo de la trajectoire de Cassini et elle est passer deux fois à Vénus la première fois elle est aller jusqu'à l'orbite de mars mais justement en une seule assistance gravitationnelle autour de venus une sonde peut elle dépasser l'orbite de mars sans devoir passer une deuxième fois a côté de Vénus
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Giwa
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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptySam 2 Nov 2019 - 19:38

Yomaha a écrit:
Mais J'ai regarder une vidéo de la trajectoire de Cassini et elle est passer deux fois à Vénus la première fois elle est aller jusqu'à l'orbite de mars mais justement en une seule assistance gravitationnelle autour de venus une sonde peut elle dépasser l'orbite de mars sans devoir passer une deuxième fois a côté de Vénus
Effectivement à la lecture aussi de ce site
A part Mariner qui n’aurait utiliser que l’assistance de Vénus pour se rendre vers Mercure à proximité du Soleil, il ne semble n’y avoir que des assistances multiples avec souvent lors d’un ou plusieurs  passages, celle de la Terre elle-même.
On doit conclure que sans propulsion comme celle d’un moteur ionique ou d’une voile solaire pour les distances supérieures à Mars ,une seule assistance est insuffisante ...à moins de fournir un delta V au départ supérieur à la seconde vitesse cosmique (ou vitesse de libération),soit 11,2 km/s
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phenix


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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptySam 2 Nov 2019 - 20:55

bon je n'arriverais pas a l'expliqué simplement donc j'ai reutilisé mon fichier excel de trajectoire vers Venus (attention , j'ai pas reverifier le code, donc je garantie pas les valeur) pour estimé l'apohelie après assistance gravitationnel en fonction du Dv fournis depuis l'orbite base terrestre.

si on est sur l'orbite de hohmann terre=>venus, (Dv=3,6km/s) il y a aucun interet (l'apohelie monte que de 3 millions de km)
pour un Dv se 3,8km/s (se qu'il faut pour faire un terre mars direct) on peut après assistance gravitationnel se retrouva a 268millions de km (bref 40million au dessus de mars.
j'arrive a atteindre les 300millions de km avec un Dv de 5km/s mais c'est dure d'aller plus haut.
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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptySam 2 Nov 2019 - 22:13

Merci beaucoup je comprends maintenant alors pour aller plus haut on pourrait faire une assistance gravitationnelle avec Vénus qui amènerai la sonde a 268 million de km et refaire une assistance gravitationnelle avec Vénus qui nous amenerai encore plus haut comme la fait la sonde cassini j'imagine
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Argyre


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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptySam 2 Nov 2019 - 22:36

Yomaha a écrit:
Ce que je veux dire c'est en partant de la terre avec une assistance gravitationnelle autour de Vénus la plus optimale, on pourrait aller jusqu'à quelle distance du soleil ?

En fait, pour s'éloigner au plus loin du soleil, il faut repartir en vitesse 100% radiale par rapport au soleil. Donc pour pouvoir sortir du système solaire, il faut arriver à hauteur de Vénus avec la vitesse de libération correspondant à l'orbite de Vénus, soit racine (2GM/d) avec :
M masse du soleil
d : distance de Vénus au soleil
G : constante gravitationnelle
Je vous laisse les calculs.

Si maintenant vous voulez savoir quelle est la vitesse au niveau de Vénus pour un vaisseau qui vient de la Terre et qui minimise son énergie, la formule est :
Assistance gravitationnelle C8ec3b994bc7fc585c513275d5de7aade6ed0166

avec  Assistance gravitationnelle Aa98478184e93cb3fb27d667adafcfe07f05bcbb
r distance de Vénus au soleil et a demi grand axe de l'ellipse orbitale, soit la moitié de la somme de la distance terre soleil et de la distance vénus soleil.

Logiquement, si on impose les mêmes valeurs v0 et r pour une autre orbite elliptique, on retrouve automatiquement le même demi grand axe. Ce qui implique qu'on ne peut jouer que sur l'excentricité de l'ellipse.
Autrement dit, sauf erreur, une trajectoire radiale ne peut nous amener qu'à 2 fois le demi grand axe (avec foyer de l'ellipse très proche du soleil), soit la somme de la distance Terre Soleil et de la distance Vénus soleil.
Bien entendu, on peut aller un peu plus vite vers Vénus, afin de pouvoir aller plus loin du soleil ensuite.
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Yomaha




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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptySam 2 Nov 2019 - 22:49

Aller plus vite vers Vénus en refaisant une assistance gravitationnelle avec Vénus comme j'ai écrit sur mon dernier message?
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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptyDim 3 Nov 2019 - 11:09

Une petite vidéo sympa du CNES sur l’assistance gravitationnelle  :
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Yomaha




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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptyJeu 7 Nov 2019 - 21:09

Lors de la mission cassini le deuxième passage près de Vénus a t'elle accélérer plus la sonde que le passage par la suite près de la terre ?
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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptyJeu 7 Nov 2019 - 22:52

Yomaha a écrit:
Lors de la mission cassini le deuxième passage près de Vénus a t'elle accélérer plus la sonde que le passage par la suite près de la terre ?
Difficile de vous répondre. Peut-être avez-vous en tête que Vénus plus proche du Soleil que la Terre se déplace plus vite et que, donc son effet de fronde est plus fort. Toutefois Vénus étant plus près du Soleil que la Terre , elle est plus dans le puits gravitationnelle du Soleil et il faut communiquer plus d’énergie cinétique pour s’en échapper. 
Les calculs doivent faire intervenir l’énergie mécanique, somme des énergies cinétique et potentielle.


Dernière édition par Giwa le Ven 8 Nov 2019 - 6:13, édité 1 fois
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Yomaha




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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptyVen 8 Nov 2019 - 0:02

Giwa a écrit:
Yomaha a écrit:
Lors de la mission cassini le deuxième passage près de Vénus a t'elle accélérer plus la sonde que le passage par la suite près de la terre ?
Difficile de vous répondre. Peut-être avez-vous en tête que Vénus plus proche du Soleil que la Terre se déplace plus vite et que, donc son effet de fronde est plus fort. Toutefois Vénus étant plus près du Soleil que la Terre , elle est plus dans le puit gravitationnelle du Soleil et il faut communiquer plus d’énergie cinétique pour s’en échapper. 
Les calculs doivent faire intervenir l’énergie mécanique, somme des énergies cinétique et potentielle.
J'ai pu observer une video du jeux orbiter qui reproduit la mission cassini et on peut observer que le passage pres de la terre modifie beaucoup plus l'apoastre que le deuxieme passage pres de vénus mais je sais pas si cela est vraiment véridique.https://www.youtube.com/watch?v=O1iQCKapYE4 en bref je me demande si le passage près de la terre aurait vraiment été nécessaire.Si on aurait pu avec que les deux passage près de Vénus aller jusqu'à Saturne?
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Giwa
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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptyVen 8 Nov 2019 - 6:41

Après les deux survols de Vénus avec assistances gravitationnelles , le survol de la Terre pour cette troisième assistance gravitationnelle devait être nécessaire à la fois pour ajouter un deltaV supplémentaire et infléchir la trajectoire pour permettre un survol de Jupiter avant de se diriger vers Saturne
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Argyre


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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptyVen 8 Nov 2019 - 13:29

Giwa a écrit:
Yomaha a écrit:
Lors de la mission cassini le deuxième passage près de Vénus a t'elle accélérer plus la sonde que le passage par la suite près de la terre ?
Difficile de vous répondre. Peut-être avez-vous en tête que Vénus plus proche du Soleil que la Terre se déplace plus vite et que, donc son effet de fronde est plus fort. Toutefois Vénus étant plus près du Soleil que la Terre , elle est plus dans le puits gravitationnelle du Soleil et il faut communiquer plus d’énergie cinétique pour s’en échapper. 
Les calculs doivent faire intervenir l’énergie mécanique, somme des énergies cinétique et potentielle.

L'effet Oberth, bien connu pour les manoeuvres orbitales suggère qu'il est toujours plus efficace (moins d'énergie pour un même delta V) d'effectuer une accélération au niveau du périgée, ou pour le cas présent au niveau du périhélie de l'orbite et donc au niveau de Vénus. Cela se comprend d'ailleurs assez bien en prenant des cas extrêmes :
Imaginons une sonde en orbite autour du soleil au niveau de Vénus. Si on lui donne exactement la vitesse de libération, elle va s'éloigner du soleil mais sa vitesse va se réduire progressivement à cause de l'attraction du soleil pour tendre vers 0 à l'infini (par rapport au soleil), par définition de la vitesse de libération. Reprenons notre sonde au niveau de Vénus. Si maintenant on lui donne une vitesse proche de celle de la lumière, elle va s'éloigner tellement vite que l'attraction du soleil ne pourra pas beaucoup la freiner (après quelques minutes, elle s'est déjà éloignée considérablement et l'attraction du soleil devient beaucoup plus faible). Et donc, la vitesse initiale au niveau de Vénus est quasiment conservée à l'infini ! Selon ce même principe, plus on s'éloigne rapidement, moins on est freiné et donc plus on conserve de la vitesse. Il est donc préférable d'accélérer au plus proche du soleil.
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MessageSujet: Re: Assistance gravitationnelle   Assistance gravitationnelle EmptySam 9 Nov 2019 - 6:33

D’après l’effet Oberth, il est certain que dans un système à deux corps, le deltaV du corps secondaire doit être communiqué à son péri-astre par rapport au corps principal pour élever au maximum son apo-astre.

C’est d’ailleurs la méthode employée pour rendre plus économique en propulsion chimique un transfert d’une orbite terrestre jusqu’à la capture par le champ de gravitation lunaire.
Et comme communiquer un deltaV ne peut se faire instantanément et que la propulsion ne peut être que sur une zone englobant ce péri-astre , on peut être amené si l’accélération est insuffisante à élever en plusieurs fois l’apogée.
En cas de propulsion ionique , tant qu’il ne s’agit que des trajets d’une orbite terrestre à une orbite lunaire, on peut se permettre une accélération continue puisque ce système est plus économe en propulsif et que la source d’énergie en est indépendante ( solaire ou nucléaire)
Par contre déjà pour des voyages interplanétaires, il devient préférable d’alterner des phases propulsifs aux phases balistiques si on veut ne pas être à cours de propulsifs.

 Dans le cas de la propulsion par voile solaire, effectivement ce dernier problème ne se pose plus.
Toutefois si on souhaite quitter le système solaire par ce moyen, il serait intéressant de se rapprocher dans un premier temps du Soleil là où le flux lumineux est le plus intense et d’élever sur plusieurs orbites ,l’apo- hélie. A remarquer que cette méthode pourrait être utilisée aussi en propulsion ionique avec panneaux solaires ....mais alors il faut accepter des voyages au très long cours.

Pour revenir à notre sujet avec assistance gravitationnelle, on est dans un système où l’on doit considérer au moins trois corps . Et comme jusqu’à maintenant Wink on part de la Terre, il faut tout de même dans un premier temps communiquer un deltaV de freinage pour atteindre les parages de Vénus. 
Après effectivement, les deltaV que le l’on peut communiquer par assistance gravitationnelle à partir de Vénus sont plus importants pour élever l’apo-hélie. Mais ce ne servirait à rien d’atteindre une apo-hélie au niveau de l’orbite de Saturne ....si Saturne ne s’y trouve pas à ce moment.

Il faut jouer au billard interplanétaire, d’où cette troisième assistance gravitationnelle avec la Terre, certes moins efficace qu’avec Vénus, mais qui permettra d’infléchir la trajectoire de Cassini-Huygens pour un survol de Jupiter et d’atteindre ensuite le système saturnien.
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